JP6017126B2

JP6017126B2 - 異物検出方法及び異物検出装置

Info

Publication number: JP6017126B2
Application number: JP2011211034A
Authority: JP
Inventors: 誠人池田
Original assignee: Asahi Kasei Engineering Corp
Current assignee: Asahi Kasei Engineering Corp
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2031-09-27
Also published as: JP2013072702A

Description

本発明は、空洞共振器内にシート状の検査対象物を通過させて、当該検査対象物に含まれる異物を検出する方法及び装置に関する。

シートやフィルム等の製造ラインにおいて、製品に金属片等の異物が付着したり混入することがある。これらの異物は、製品の品質の低下や不良品の発生を招く。このため、シートやフィルムの製造ラインでは、例えば異物検出装置を用いて異物を検出する検査が行われている。このような検査には、例えばマイクロ波等の高周波信号により異物を検出する方法がある。

上記方法として、例えば空洞共振器内をシートなどの検査対象物を通過させ、空洞共振器固有の共振周波数と異なる周波数の信号を空洞共振器に外部から入力し、その空洞共振器を通過して出力される信号の透過率の変化により異物を検出することが提案されている（特許文献１参照。）。

特開２０１０−２７６４１６号

しかしながら、上述の方法では、空洞共振器の共振周波数と異なる周波数の信号を入力する必要があるため、空洞共振器の共振周波数を予め把握しておく必要があり、そのための設定や作業に手間がかかる。また、温度等の変化により空洞共振器の共振周波数が変動した場合には、入力している信号の周波数との関係が変化し、異物の検出感度が変動して、異物の検出精度が下がる可能性がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、初期の設定や作業が簡単で、異物検出を高い精度で安定的に行うことができる異物検出方法及び異物検出装置を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、空洞共振器内にシート状の検査対象物を通過させて、当該検査対象物に含まれる異物を検出する方法であって、空洞共振器を含むループ状の閉回路からなる自励発振回路を形成し、前記自励発振器回路の閉回路において前記空洞共振器から共振信号を発振させ、異物があるときの前記共振信号の共振周波数の変動を用いて異物を検出し、前記異物の検出において、前記共振信号と、異物が存在しない場合の共振周波数と同じ又は近傍の周波数の信号とをミキサーにかけて差周波数を導出し、当該差周波数の変動により異物を検出する、異物検出方法である。

本発明によれば、外部から特定の周波数の信号を入力することなく、空洞共振器で自励発振させ、その共振信号の共振周波数の変動を用いて異物を検出するので、初期の設定や作業が簡単で、温度等の変化により影響を受けにくく異物検出を高い精度で安定的に行うことができる。

上記異物検出方法において、前記空洞共振器から複数の周波数の共振信号を発振させ、それらの複数の共振信号の共振周波数の変動を用いて異物を検出してもよい。

前記空洞共振器に生じる複数の発振モードが、空洞共振器の中央に腹のあるモードと、中央に節のあるモードを含んでいてもよい。

参考例として、前記共振信号の共振周波数を測定し、その共振周波数の変動により異物を検出してもよい。

別の観点による本発明は、空洞共振器内にシート状の検査対象物を通過させて、当該検査対象物に含まれる異物を検出する装置であって、空洞共振器を含むループ状の閉回路からなり、前記閉回路において前記空洞共振器から共振信号を発振させる自励発振回路と、異物があるときの前記共振信号の共振周波数の変動を用いて異物を検出する異物検出部と、を有し、前記異物検出部は、前記共振信号と、異物が存在しない場合の共振周波数と同じ又は近傍の周波数の信号とを合わせ、差周波数を導出するためのミキサーと、前記差周波数の変動により異物を検出する情報処理部と、を有する、異物検出装置である。

前記自励発振回路には、所定の共振周波数の共振信号を通過させるバンドパスフィルターが設けられていてもよい。

前記自励発振回路は、前記空洞共振器に複数の周波数の共振信号を発振させる複数の並列回路を有していてもよい。

参考例として、前記異物検出部は、前記共振信号の共振周波数を測定する周波数測定部と、前記周波数測定部により測定された共振周波数の変動により異物を検出する情報処理部と、を有していてもよい。

本発明によれば、初期の設定や作業が簡単で、異物検出を高い精度で安定的に行うことができる。

本実施の形態にかかる異物検出装置の構成の概略を示す模式図である。空洞共振器を示す斜視図である。共振信号の共振周波数の変動を示すグラフである。２つの共振信号を発振する場合の異物検出装置の構成を示す模式図である。２つの共振周波数を示す説明図である。３つの共振信号を発振する場合の異物検出装置の構成を示す模式図である。差周波数を用いて異物を検出する場合の異物検出部の構成を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る異物検出装置１の構成の概略を示す模式図である。

異物検出装置１は、例えば空洞共振器１０を組み込み、空洞共振器１０から共振信号を発振させる自励発振回路１１と、自励発振回路１１において発振した共振信号の共振周波数の変動を用いて異物を検出する異物検出部１２を有している。

自励発振回路１１は、例えば空洞共振器１０、バンドパスフィルター２０及び回路制御部２１を含む閉回路になっている。

空洞共振器１０は、例えば図２に示すように内部が空洞の直方体形状を有し、中央には、シート状の検査対象物Ａが通過するスリット２５が形成されている。検査対象物Ａは、図示しない巻き取り式の搬送装置によりスリット２５内を連続的に通過できる。

図１に示すように回路制御部２１は、自励発振を実現するためのアンプや可変抵抗、電源供給部等を有し、空洞共振器１０に共振を起こし、共振信号を連続的に発振させることができる。

バンドパスフィルター２０は、例えば空洞共振器１０の複数の共振周波数のうちの特定の共振周波数の周辺領域の共振信号のみを通過させることができる。

異物検出部１２は、例えば共振信号の共振周波数を測定する周波数カウンタなどの周波数測定部３０と、周波数測定部３０により測定された共振周波数の変動により異物を検出するコンピュータなどの情報処理部３１を有している。

情報処理部３１は、例えば周波数測定部３０から出力される共振周波数をモニタリングし、当該共振周波数が予め設けられた閾値よりずれた場合に検査対象物Ａに異物があると判定し、閾値よりずれていない場合には、検査対象物Ａに異物がないと判定する。また、情報処理部３１は、異物があると判定した場合には、その情報をディスプレイ等の表示部に出力できる。

次に、以上のように構成された異物検出装置１を用いた異物検出方法について説明する。先ず、自励発振回路１１において、回路制御部２１により、空洞共振器１０に共振を引き起こし、当該空洞共振器１０から共振信号を連続的に発振させる。このとき、バンドパスフィルター２０により、共振周波数が限定され、特定の共振周波数ｆ₀の共振信号が連続的に発振される。

自励発振回路１１の共振信号は、異物検出部１２に出力され、周波数測定部３０においてその共振信号の共振周波数が測定される。この共振周波数の測定結果は、情報処理部３１に出力される。情報処理部３１では、入力された共振周波数とその閾値とが比較され、図３に示すように共振周波数ｆ₀が閾値Ｌよりずれた場合に、異物ありと判定される。それ以外の場合には、異物なしと判定される。そして、異物ありと判定された場合には、その情報が例えば情報処理部３１の表示部に出力される。また、情報処理部３１では閾値Lによる処理の前にフィルターを設置しノイズ除去を行うなどの機能をもたせてより検出精度を上げることも可能である。

本実施の形態によれば、外部から特定の周波数の信号を入力することなく、空洞共振器１０で自励発振させ、その共振信号の共振周波数の変動を用いて異物を検出している。このため、初期の設定や作業が簡単で、温度等の変化により影響を受けにくく異物検出を高い精度で安定的に行うことができる。

また、周波数測定部３０により共振信号の共振周波数を測定し、その共振周波数の変動により異物を検出するので、異物の検出を簡単に行うことができる。

上記実施の形態では、空洞共振器１０から発振させる共振信号が一種類であったが、空洞共振器１０から複数の共振信号を発振させ、それらの複数の共振信号の共振周波数の変動を用いて異物を検出するようにしてもよい。かかる場合、例えば図４に示すように自励発振回路１１が、空洞共振器１０に二つの共振信号を発振させるための２つの並列回路５０、５１を有している。空洞共振器１０の出力側の並列回路５０、５１の分岐部には、分配器６０が設けられ、空洞共振器１０の入力側の並列回路５０、５１の分岐部には、混合器６１が設けられている。

並列回路５０、５１は、それぞれ上記自励発振回路１１と同じであり、回路制御部７０、７１とバンドパスフィルター８０、８１をそれぞれ有している。各並列回路５０、５１のバンドパスフィルター８０、８１は、図５に示すように互いに異なる共振周波数ｆ₀、ｆ₁の共振信号を通過させる。空洞共振器１０には、２つの発振モード、例えば図４に示すように空洞共振器１０の中央に腹のある発振モードＭ₀と、中央に節のある発振モードＭ₁ができる。二つの共振信号は、それぞれ異物検出部１２に出力される。周波数測定部３０は、各並列回路５０、５１からの共振信号の共振周波数を測定し、情報処理部３１は、周波数測定部３０から出力される各共振周波数をモニタリングし、各共振周波数が予め設けられた閾値よりもずれた場合に検査対象物Ａに異物があると判定し、閾値よりずれていない場合には、検査対象物Ａに異物がないと判定する。

空洞共振器１０内の発振モードの節の部分では、異物の検出感度が相対的に下がるが、上記例によれば、空洞共振器１０に二つの発振モードを形成し、互いに節のある位置をずらしているので、空洞共振器１０内の異物の検出感度を均一化できる。この結果、空洞共振器１０の検査対象物Ａのいずれの位置であっても異物を適正に検出できる。

前記実施の形態では、空洞共振器１０に２つの共振信号を発振させていたが、図６に示すように３つの共振信号を発振させてもよい。かかる場合、自励発振回路１１に並列回路５２が設けられ、分配器６０と、混合器６１に接続される。並列回路５２は、共振制御部７２と、バンドパスフィルター８２が設けられる。バンドパスフィルター８２は、他のバンドパスフィルター８０、８１と異なる共振周波数ｆ₂の共振信号を通過させる。空洞共振器１０には、例えば空洞共振器１０の中央に腹のある３つ目の発振モードＭ₂が生成される。他の並列回路５０、５１と同様に並列回路５２の共振信号は、異物検出部１２に出力される。周波数測定部３０は、他の共振信号と共に、並列回路５２からの共振信号の共振周波数を測定し、情報処理部３１は、周波数測定部３０から出力される各共振周波数をモニタリングし、各共振周波数が予め設けられた閾値よりもずれた場合に検査対象物Ａに異物があると判定し、閾値よりずれていない場合には、検査対象物Ａに異物がないと判定する。

かかる例によれば、空洞共振器１０内の異物の検出感度がさらに均一化するので、空洞共振器１０のいずれの位置であっても異物を適正に検出できる。

以上の実施の形態では、異物検出部１２において共振周波数を測定して、その共振周波数の数値を直接用いて異物を検出していたが、共振周波数の共振信号と、その異物が存在しない場合の共振周波数と同じ又は近傍の周波数の信号とをミキサーにかけて差周波数を導出し、当該差周波数の変動により異物を検出してもよい。

かかる場合、例えば図７に示すようにミキサー９０により共振周波数ｆ₀の信号ｓ₀に対し共振周波数と同じ又は近傍の周波数の信号ｓ₁が加えられ、その差周波数の信号ｓ₀−ｓ₁が情報処理部３１に出力される。情報処理部３１では、差周波数とその閾値が比較され、差周波数が閾値を超えた場合に異物ありと判定され、それ以外の場合は異物なしと判定される。

かかる例によれば、共振信号の共振周波数の変動が大きく現れるので、異物の検出をより適正かつ確実に行うことができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば以上の実施の形態では、空洞共振器１０に１つ〜３つの共振周波数の共振信号を発振させていたが、４つ以上の共振信号を発振させてもよい。

本発明は、初期の設定や作業が簡単で、異物検出を高い精度で安定的に行う際に有用である。

１異物検出装置
１０空洞共振器
１１自励発振回路
１２異物検出部
２０バンドパスフィルター
３０周波数測定部
３１情報処理部
Ａ検査対象物

Claims

空洞共振器内にシート状の検査対象物を通過させて、当該検査対象物に含まれる異物を検出する方法であって、
空洞共振器を含むループ状の閉回路からなる自励発振回路を形成し、前記自励発振器回路の閉回路において前記空洞共振器から共振信号を発振させ、異物があるときの前記共振信号の共振周波数の変動を用いて異物を検出し、
前記異物の検出において、前記共振信号と、異物が存在しない場合の共振周波数と同じ又は近傍の周波数の信号とをミキサーにかけて差周波数を導出し、当該差周波数の変動により異物を検出する、異物検出方法。
前記空洞共振器から複数の周波数の共振信号を発振させ、それらの複数の共振信号の共振周波数の変動を用いて異物を検出する、請求項１に記載の異物検出方法。
前記空洞共振器に生じる複数の発振モードが、空洞共振器の中央に腹のあるモードと、中央に節のあるモードを含んでいる、請求項２に記載の異物検出方法。
空洞共振器内にシート状の検査対象物を通過させて、当該検査対象物に含まれる異物を検出する装置であって、
空洞共振器を含むループ状の閉回路からなり、前記閉回路において前記空洞共振器から共振信号を発振させる自励発振回路と、
異物があるときの前記共振信号の共振周波数の変動を用いて異物を検出する異物検出部と、を有し、
前記異物検出部は、前記共振信号と、異物が存在しない場合の共振周波数と同じ又は近傍の周波数の信号とを合わせ、差周波数を導出するためのミキサーと、
前記差周波数の変動により異物を検出する情報処理部と、を有する、異物検出装置。
前記自励発振回路には、所定の共振周波数の共振信号を通過させるバンドパスフィルターが設けられている、請求項４に記載の異物検出装置。
前記自励発振回路は、前記空洞共振器に複数の周波数の共振信号を発振させる複数の並列回路を有する、請求項４又は５に記載の異物検出装置。
前記空洞共振器に生じる複数の発振モードが、空洞共振器の中央に腹のあるモードと、中央に節のあるモードを含んでいる、請求項６に記載の異物検出装置。